摘要：为了提高片上Flash在嵌入式应用中的读取速度，提出了一种基于预取和缓存原理的片上Flash加速控制器。该控制器包括预取缓存和高速缓存两种加速方案。其中预取缓存方案采用位宽扩展和预取技术加速顺序指令的读取，并采用分支缓存存储非顺序指令，降低由非顺序指令造成的预取缺失代价；而高速缓存方案采用组相联和路预测技术，提高指令重用率，减少Flash访问次数，降低系统功耗。针对不同的应用场景，两种加速方案既可通过寄存器来静态切换，也可通过软件流程来自适应动态切换，从而获得最佳的读取速度提升。多项基准程序的测试结果表明了所提出的片上Flash加速控制器在性能和功耗优化上的可行性和高效性。

关键词：flash 位宽扩展 预取 分支缓存 高速缓存 

单位：浙江大学超大规模集成电路研究所; 浙江杭州310027; 杭州朔天科技有限公司; 浙江杭州310012; 飞思卡尔半导体(中国)有限公司上海分公司; 上海200120